Відстань, яка проходить світло за 1 рік. Скільки кілометрів у світловому році, і чи дорівнює він земному

Який би спосіб життя ми не вели, чим би не займалися, так чи інакше, ми день у день використовуємо будь-які одиниці виміру. Ми просимо налити склянку води, розігріваємо свій сніданок до певної температури, візуально оцінюємо, скільки нам потрібно пройти до найближчого поштового відділення, домовляємося про зустріч у певний часі так далі. Усі ці дії вимагають

Не просто обчислень, а й певного виміру різних числових категорій: відстані, кількості, ваги, часу та іншого. В нашій повсякденному життіми регулярно використовуємо цифри. І до цих чисел давно звикли, наче до інструментів свого роду. Але що відбувається, коли ми вибираємось із повсякденної зони комфорту і стикаємося з незвичайними для нас числовими значеннями? У цій статті мова підепро фантастичні цифри Всесвіту.

Вселенські простори

Ще більш дивним чином справи з космічними відстанями. Ми цілком усвідомлюємо кілометри до сусіднього міста та навіть від Москви до Нью-Йорка. Але складно собі уявити відстані наочно, коли йдеться про масштаби зоряних скупчень. Саме тепер нам буде потрібний так званий світловий рік. Адже відстані навіть між сусідніми зірками надзвичайно великі, і вимірювати їх за кілометри чи милі - просто нераціонально. І тут вже справа не тільки в складності сприйняття величезних цифр, а в кількості їх нулів. Проблемою стає написати число. Наприклад, відстань від Землі до Марса під час найбільшого зближення - 55,7 мільйонів кілометрів. Значення з шістьма нулями. Адже Марс - це один із наших найближчих космічних сусідів! Відстань до найближчої, крім Сонця, зірки буде ще в мільйони разів більшою. І тоді б, вимірювай ми його за кілометри чи милі, астрономам довелося б витрачати години свого часу тільки на записування цих велетенських величин. Світловий рік вирішив цю проблему. Вихід був вигаданий досить дотепний.

Чому дорівнює світловий рік?

Замість того, щоб вигадувати нову одиницю виміру, що є сумою одиниць дрібнішого порядку (як це відбувається з міліметрами, сантиметрами, метрами, кілометрами), було вирішено прив'язати відстань до часу. Власне, той факт, що час також є фізичним полем, що впливає на події, більше

того, взаємопов'язаним і конвертованим з простором, було відкрито ще Альбертом Ейнштейном і підтверджено у його теорії відносності. Постійною швидкістюстала швидкість світла. А проходження світловим променем певної відстаніза одиницю часу дало нові фізичні просторові величини: світлова секунда, світлова хвилина, світлова доба, світловий місяць, світловий рік. Наприклад, за секунду промінь світла (за умов космосу - вакуумі) проходить відстань приблизно 300 тисяч кілометрів. Неважко підрахувати, що один світловий рік дорівнює приблизно 9,46 * 1015. Так, відстань від Землі до найближчого космічного тіла, Місяця – трохи більше однієї світлової секунди, до Сонця – близько восьми світлових хвилин. Окраїнні тіла Сонячна системапо сучасним уявленнямобертаються орбітою на відстані в один світловий рік. Наступна найближча до нас зірка, вірніше, система з подвійної зірки, Альфи і Проксіми Центавра, так далеко, що навіть світло від них доходить до наших телескопів лише через чотири роки після свого старту. І це все ще найближчі до нас небесні тіла. Світло з іншого кінця Чумацького шляху витрачає понад сотню тисяч років, щоб дістатися до нас.

Саме це визначення рекомендовано для використання в науково-популярній літературі. У професійній літературі для вираження великих відстаней замість світлового року зазвичай використовуються парсеки та кратні одиниці (кіло- та мегапарсеки).

Раніше (до 1984 року) світловим роком називалася відстань, що проходить світлом за один тропічний рік, віднесений до епохи 1900,0. Нове визначення відрізняється від старого приблизно 0,002 %. Так як дана одиниця відстані не використовується для високоточних вимірювань, практичної різниці між старим і новим визначеннями немає.

Числові значення

Світловий рік дорівнює:

• 9 460 730 472 580 800 метрів (приблизно 9,5 петаметрів)

Пов'язані одиниці

Нижченаведені одиниці використовуються досить рідко, зазвичай лише в популярних публікаціях:

• 1 світлова секунда = 299 792,458 км (точно)
• 1 світлова хвилина ≈ 18 млн км
• 1 світлова година ≈ 1079 млн км
• 1 світлова доба ≈ 26 млрд км
• 1 світловий тиждень ≈ 181 млрд км
• 1 світловий місяць ≈ 790 млрд км

Відстань у світлових роках

Світловий рік зручний для якісного уявлення масштабів відстані в астрономії.

Галактичні масштаби відстаней

• Астрономічна одиниця з хорошою точністю дорівнює 500 світловим секундам, тобто світло сягає Сонця до Землі приблизно за 500 секунд.

Див. також

Посилання

1. International Organization for Standardization. 9.2 Measurement units (англ.)

Примітки

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Світловий рік" в інших словниках:

Позасистемна одиниця довжини, що застосовується в астрономії; 1 С. р. дорівнює відстані, прохідному світломза рік. 1 С. р. = 0,3068 парсек = 9,4605 1015 м. Фізичний енциклопедичний словник. М.: Радянська енциклопедія. Головний редакторА. М. Прохоров. Фізична енциклопедія

СВІТЛОВИЙ РІК, одиниця виміру астрономічної відстані, що дорівнює відстані, яка світло проходить в відкритому космосіабо у ВАКУУМІ за один тропічний рік. Один світловий рік дорівнює 9,46071012 км. Науково-технічний енциклопедичний словник

СВІТЛОВИЙ РІК, одиниця довжини, що застосовується в астрономії: шлях, що проходить світлом за 1 рік, тобто. 9,466-1012 км. Відстань до найближчої зірки (Проксіма Кентавра) приблизно 4,3 світлових років. Найбільш віддалені зірки Галактики перебувають на… Сучасна енциклопедія

Одиниця міжзоряних відстаней; шлях, який світло проходить за рік, тобто 9,46?1012 км. Великий Енциклопедичний словник

Світловий рік- СВІТЛОВИЙ РІК, одиниця довжини, що застосовується в астрономії: шлях, що проходить світлом за 1 рік, тобто. 9,466´1012 км. Відстань до найближчої зірки (Проксіма Кентавра) приблизно 4,3 світлових років. Найбільш віддалені зірки Галактики перебувають на… Ілюстрований енциклопедичний словник

Позасистемна одиниця довжини, що застосовується в астрономії. 1 світловий рік відстань, яка проходить світло протягом 1 року. 1 світловий рік дорівнює 9.4605E+12 км = 0.307 пк … Астрономічний словник

Одиниця міжзоряних відстаней; шлях, який світло проходить протягом року, тобто 9,46·1012 км. * * * СВІТЛОВИЙ РІК СВІТЛОВИЙ РІК, одиниця міжзоряних відстаней; шлях, який світло проходить за рік, тобто 9,46Ч1012 км. Енциклопедичний словник

Світловий рік- одиниця відстані, що дорівнює шляху, що проходить світлом за один рік. Світловий рік дорівнює 0,3 парсека. Концепція сучасного природознавства. Словник основних термінів

Напевно, почувши в якомусь фантастичному бойовику вираз а-ля «до Татуїна двадцять. світлових років», багато хто ставився закономірними питаннями. Озвучу деякі з них:

Хіба рік це не час?

Тоді що ж таке світловий рік?

Скільки у ньому кілометрів?

За скільки подолає світловий рік космічний корабельз Землі?

Сьогоднішню статтю я вирішив присвятити поясненню значення цієї одиниці виміру, порівнянню її з нашими звичними кілометрами та демонстрації масштабів, якими оперує Всесвіт.

Віртуальний гонщик.

Уявімо собі людину, порушуючи всі правила, що несеться по шосе зі швидкістю 250 км/год. За дві години він подолає 500 км, а за чотири – цілих 1000. Якщо, звичайно, не розіб'ється у процесі…

Здавалося б, ось це швидкість! Але для того, щоб обійти весь земну кулю(≈ 40 000 км), нашому гонщику знадобиться у 40 разів більше часу. А це вже 4х40 = 160 годин. Або майже цілий тиждень безперервної їзди!

У результаті, однак, ми не скажемо, що він подолав 40 000 000 метрів. Так як лінь завжди змушувала нас вигадувати і використовувати коротші альтернативні одиниці виміру.

Межа.

З шкільного курсуфізики кожному має бути відомо, що найшвидший їздок у Всесвіту- Світло. За одну секунду його промінь долає відстань приблизно 300 000 км, а земна куля, таким чином, вона обігне за 0,134 секунди. Це в 4298507 разів швидше, ніж наш віртуальний гонщик!

Від Землідо Місяцясвітло доходить у середньому за 1,25 с, до Сонцяа його промінь домчить трохи більше, ніж за 8 хвилин.

Колосально, чи не так? Адже поки що не доведено існування швидкостей, більших швидкості світла. Тому вчений світвирішив, що логічно вимірюватиме космічні масштаби в одиницях, які за певні інтервали часу проходить радіохвиля (яке світло, зокрема, і є).

Відстань.

Таким чином, світловий рік- ні що інше, як відстань, яку промінь світла долає за один рік. У міжзоряних масштабах використовувати одиниці відстані, менші за цю, не має особливого сенсу. І все-таки вони є. Ось їх наближені значення:

1 світлова секунда - 300 000 км;

1 світлова хвилина ≈ 18000000 км;

1 світлова година ≈ 1080000000 км;

1 світлова доба ≈ 26 000 000 000 км;

1 світловий тиждень ≈ 181 000 000 000 км;

1 світловий місяць ≈ 790 000 000 000 км.

А тепер, щоб ви розуміли, звідки беруться цифри, обчислимо, до чого дорівнює один світловий рік.

У році 365 діб, на добу 24 години, у годині 60 хвилин, а в хвилині 60 секунд. Таким чином, рік складається з 365 х 24 х 60 х 60 = 31536000 секунд. За секунду світло проходить 300 000 км. Отже, протягом року його промінь подолає відстань 31 536 000 x 300 000 = 9 460 800 000 000 км.

Це число читається так: Дев'ять трильйонів, чотириста шістдесят мільярдів і вісімсот мільйонівкілометрів.

Звичайно, точне значення світлового рокутрохи відрізняється від обчисленого нами. Але при описі відстаней до зірок науково-популярних статтях найвища точністьв принципі не потрібна, і сотня-друга мільйонів кілометрів тут особливої ​​ролі не зіграють.

А тепер продовжимо наші мисленні експерименти…

Масштаби.

Припустимо, що сучасний космічний корабельзалишає Сонячну системуз третьою космічною швидкістю(≈ 16,7 км/с). Перший світловий ріквін подолає за 18 000 років!

4,36 світлових роківдо найближчої до нас зіркової системи ( Альфи Центавра, див. зображення на початку) він подолає приблизно за 78 тисяч років!

Нашу галактику Чумацький шлях , що має в діаметрі приблизно 100 000 світлових років, він перетне за 1 млрд. 780 млн. років.

Так чи інакше, у повсякденному житті ми вимірюємо відстані: до найближчого супермаркету, до будинку родичів в іншому місті, до і так далі. Однак коли йдеться про безкраї космічні простори, з'ясовується, що використання знайомих нам значень на кшталт кілометрів вкрай нераціональне. І справа тут уже не тільки в складності сприйняття гігантських значень, а в кількості цифр у них. Проблемою стане навіть саме написання такої кількості нулів. Наприклад, від Марса до Землі найбільше коротка відстань– 55,7 млн. кілометрів. Шість нулів! Адже червона планета - одна з найближчих наших сусідок на небі. Як використовувати громіздкі цифри, які вийдуть при обчисленні відстані навіть до найближчих зірок? І саме тепер нам потрібна така величина, як світловий рік. Скільки він дорівнює? Зараз розберемося.

Поняття про світловий рік також тісно пов'язане з релятивістською фізикою, у якій тісний зв'язокі взаємну залежність простору та часу було встановлено ще на початку XX століття, коли руйнувалися постулати ньютонівської механіки. До цього значення відстані, більш масштабні одиниці виміру в системі

утворювалися досить просто: кожна наступна була сукупність одиниць дрібнішого порядку (сантиметри, метри, кілометри і так далі). У разі світлового року відстань була прив'язана до часу. Сучасній науцівідомо, що швидкість поширення світла у вакуумі стала. Більше того, вона є максимальною швидкістюу природі, допустимій у сучасній релятивістській фізиці. Саме ці уявлення було закладено основою нового значення. Світловий рік дорівнює відстані, що промінь світла проходить за один земний календарний рік. У кілометрах це приблизно 9,46*1015 кілометрів. Цікаво, що до найближчого Місяця фотон долає відстань за 1,3 секунди. До Сонця – близько восьми хвилин. А ось до наступних найближчих зірок Альфи і вже близько чотирьох світлових років.

Просто фантастична відстань. Існує в астрофізиці і ще більший захід простору. Світловий рік дорівнює приблизно одній третині парсека, ще більшої одиниці виміру міжзоряних відстаней.

Швидкість поширення світла у різних умовах

До речі, є ще й така особливість, що фотони можуть з різною швидкістю поширюватись у різному середовищі. Ми вже знаємо, як швидко вони летять у вакуумі. І коли говорять про те, що світловий рік дорівнює відстані, подоланій світлом за рік, мають на увазі саме порожній космічний простір. Однак цікаво відзначити, що в інших умовах швидкість світла може бути меншою. Наприклад, в повітряному середовищіфотони розбігаються з дещо меншою швидкістюніж у вакуумі. З якого саме - залежить від конкретного стану атмосфери. Таким чином, у наповненому газом середовищі світловий рік дорівнював би дещо меншому значенню. Втім, воно несуттєво відрізнялося б від прийнятого.

А ви знаєте, чому астрономи не застосовують світловий рік для обчислення відстаней до віддалених об'єктів у космосі?

Світловий рік – це позасистемна одиниця виміру відстаней у космічному просторі. Вона повсюдно використовується в популярних книгах та підручниках з астрономії. Тим не менш, у професійній астрофізиці ця цифра використовується вкрай рідко і найчастіше для визначення відстаней до недалеких об'єктів у космосі. Причина цього проста: якщо визначати відстань у світлових роках до далеких об'єктів у Всесвіті, число виявиться настільки величезним, що використовувати його для фізико-математичних обчислень буде непрактично та незручно. Тому замість світлового року у професійній астрономії використовуються така одиниця виміру, якою набагато зручніше оперувати при виконанні складних математичних розрахунків.

Визначення терміна

Визначення терміна «світловий рік» ми можемо знайти у будь-якому підручнику астрономії. Світловий рік – це відстань, що промінь світла проходить за один земний рік. Таке визначення може задовольнити любителя, але фахівець із космології вважатиме його неповним. Він зауважить, що світловий рік – це не просто відстань, яка світло проходить за рік, а відстань, яка промінь світла за 365,25 земних дняпроходить у вакуумі, не відчуваючи у собі вплив магнітних полів.

Світловий рік дорівнює 9,46 трильйонам кілометрів. Саме така відстань промінь світла минає за рік. Але як астрономи досягли такого точного визначенняпроменевого шляху? Про це ми поговоримо нижче.

Як визначили швидкість світла

У давнину вважалося, що світло поширюється у Всесвіті миттєво. Однак, починаючи з сімнадцятого століття, вчені почали сумніватися в цьому. Першим у запропонованому твердженні засумнівався Галілей. Саме він намагався визначити час, за який промінь світла проходить відстань у 8 км. Але через те, що така відстань була мізерною для такої величини, як швидкість світла, експеримент закінчився невдачею.

Першим серйозним зрушенням у питанні було спостереження відомого датського астронома Олафа Ремер. В 1676 він помітив різницю в часі затемнення залежно від наближення і видалення до них Землі в космічному просторі. Дане спостереженняРемер успішно пов'язав з тим фактом, що чим далі Земля віддаляється від , тим більше часу потрібно світла, яке відбивається від них, щоб пройти відстань до нашої планети.

Суть даного фактуРемер вловив точно, але вирахувати достовірну величину швидкості світла йому так і не вдалося. Його підрахунки були неправильні, оскільки в сімнадцятому столітті він не міг мати точних даних про відстань від Землі до інших планет Сонячної системи. Ці дані було визначено трохи пізніше.

Подальші зрушення у дослідженнях та визначення світлового року

У 1728 році англійському астроному Джеймсу Бредлі, який виявив ефект аберації зірок, вдалося першому обчислити приблизну швидкість світла. Він визначив її значення 301 тис. км/с. Але це значення було неточним. Більш досконалі методи обчислення швидкості світла були зроблені безвідносно до космічним тілам- на землі.

Спостереження за швидкістю світла у вакуумі за допомогою обертового колеса і дзеркала, були зроблені А.Фізо та Л. Фуко відповідно. З їхньою допомогою фізикам вдалося наблизитися до реального значення цієї величини.

Точна швидкість світла

Точну швидкість світла вченим вдалося визначити лише у минулому столітті. Грунтуючись на теорії електромагнетизму Максвелла, за допомогою сучасної лазерної технікиі обчислень з поправкою на коефіцієнт заломлення променевого потоку повітря, вченим вдалося обчислити точну величину швидкості світла 299 792,458 км/с. Цією величиною астрономи користуються досі. Далі визначити світловий день, місяць та рік було вже справою техніки. Шляхом нехитрих обчислень вчені отримали цифру 9,46 трильйона кілометрів - саме стільки часу знадобилося б променю світла для того, щоб облетіти довжину земної орбіти.